含高渗透率可再生能源微电网运行控制研究

摘要

分布式发电是可再生能源发展的重要途径之一，而微电网是集成分布式可再生能源发电的重要形式，它具有先进灵活的运行控制模式，可以实现分布式可再生能源的高比例接入。随着能源互联网和主动配电网的发展，未来主动配电网中分布式发电和微电网必将规模化应用。含有大量可再生能源的微电网将高渗透率接入配电网，这将改变配电网的潮流分布和网络性质。分布式可再生能源间歇性随机性的特点将导致微电网并网联络线功率的剧烈变化，将给可再生能源消纳和电力系统调峰调频带来困难，同时给配电网以及上级电力网络的安全运行和优化调度带来挑战。
　　本文基于未来主动配电网环境，以风光储微电网为研究对象，主要研究了微电网并网联络线功率控制策略。
　　主要工作如下:
　　1、通过对比典型的光储发电系统拓扑结构，设计了风光储微电网的拓扑结构。该结构在减少一次侧设备使用的基础上，可以充分发挥储能单元的功率调节作用和功率变换器的控制作用，提高系统运行和调度的灵活性，在满足系统供电可靠性的条件下，增加了风光储光储微电网对内部电源的可调度维度。
　　2、在主动配电网环境下，针对风光储微电网并网联络线功率波动与调度问题，以调度周期内信息交互为基础，给出了联络线功率平滑目标与计算方法，制定了联络线功率分时恒定控制策略，可以实现微电网对对外部配电网的即插即用，以及对微电网内部分布式电源的即插即用。设计了两层分层控制结构，上层中心控制器综合考虑自身运行工况和主动配电网调度需求，实现系统运行模式的选择切换与底层控制器的协调控制;底层控制器实现微电网内供需功率的实时平衡，实现了微电网内各分布式可再生能源的功率协调控制，保证了并网联络线功率的分时恒定。
　　3、综合考虑风光储微电网系统运行中风速与光照强度的随机变化，选取了典型的风速和光照变化条件，使系统可以在所有可能的运行状态下正常工作并且完成任意运行状态之间的平滑切换。基于上述条件，在Matlab/Simulink环境下搭建了风光储微电网功率控制策略的仿真算例，使用Stateflow工具箱制定了运行状态转换策略，实现了系统所有运行状态的正常运行和无缝连续切换，仿真结果验证了所提控制策略的正确性与有效性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 分布式可再生能源发电概述及发展现状

1．2．1 可再生能源发电概述与发展现状

1．2．2 分布式可再生能源发电发展现状

1．3 微电网概述与国内外研究现状

1．3．1 微电网概述

1．3．2 微电网国内外研究现状

1．4 本文主要工作

第二章 风光储微电网系统特性

2．1 风光储微电网系统拓扑结构

2．2 双馈风力发电机的数学模型及输出功率特性

2．2．1 变桨距风力机的数学模型

2．2．2 双馈异步发电机的数学模型

2．3 光伏发电系统数学模型

2．4 蓄电池电池的数学模型

2．5 本章小结

第三章 风光储微电网系统分层控制策略研究

3．1 风光储微电网分层控制结构

3．2 上层中心控制器

3．2．1 联络线功率分时恒定算法

3．2．2 分层控制策略

3．3 底层控制器

3．3．1 并网逆变器功率控制策略

3．3．2 风力发电MPPT控制策略

3．3．3 光伏发电MPPT控制策略

3．3．4 蓄电池端DC／DC控制器

3．5 本章小结

第四章 风光储微电网系统运行状态分析与仿真系统

4．1 风光储微电网系统主要运行状态及状态转换策略

4．1．1 风光储微电网系统运行状态

4．1．2 运行状态转换策略

4．2 仿真系统建模

4．2．1 仿真系统整体结构

4．2．2 系统仿真参数及条件

4．3 仿真结果与分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 未来展望

参考文献

硕士期间发表论文和参加科研情况

致谢